三相市电:有源、无功、满

三相电路的总有功功率和总无功功率的值分别等于A、B、C三相各相的有功功率和无功功率之和。这种说法可以用下式说明公式:

三相市电

这里Ua、Ub、Uc、Ia、Ib、Ic是相电压和电流的值,φ是相移。

当负载对称时,即各相有功功率和无功功率相等的情况下,要求出多相电路的总功率,只需将相功率值乘以涉及的相数。总功率是根据获得的有功和无功分量的值确定的:

三相网络的全功率

上述公式中,各量的相位值可以用线性值来表示,对于用户的星形或三角形连接方案会有所不同,但功率公式最终是相同的:

星三角电源

从上面的表达式可以看出,无论电能接收器的连接方案是三角形还是星形,如果负载是对称的,那么计算功率的公式将具有相同的形式,都是对于三角形和星星:

负载对称时的功率测定

这些公式显示电压和电流的线性值,并且没有下标。通常会找到这样的表示法,没有下标,也就是说,如果没有下标,那么我们指的是线性值。

一种特殊的测量装置,称为 瓦特表……其读数由以下公式确定:

使用瓦特表计算功率

上式中,Uw和Iw是施加在负载上的电压和流过负载的电流的向量。

有源负载的性质和相连接图可能不同,因此,根据具体情况,功率表的连接图会有所不同。

对于对称负载的三相电路,粗略测量总有功功率,如果对精度要求不高,用一只瓦特表只接其中一相即可。之后,要得到整个电路的有功功率值,剩下的就是将瓦特表的读数乘以相数:

对称负载的瓦特表测量

对于带零线的四线电路,要准确测量有功功率,需要三个瓦特表,分别读取,然后求和得到电路总功率的值:

使用三个负载不平衡的瓦特表

如果三相电路中没有中性线,那么即使负载不平衡,两个瓦特表也足以测量总功率。

使用两个瓦特表

在没有中性导体的情况下,相电流根据基尔霍夫第一定律互连:

相电流

那么一对瓦特表的读数之和将等于:

一对瓦特表读数之和

因此,如果将一对瓦特表的读数相加,就可以得到所研究的三相电路中的总有功功率,而瓦特表的读数将取决于负载的大小及其性质。

电流和电压矢量图

查看与对称负载相关的电流和电压矢量图,可以得出结论,瓦特表的读数由以下公式确定:

瓦特表读数的测定

分析这些表达式后,可以理解,对于纯有源负载,当φ=0时,两个瓦特表的读数将相等,即W1=W2。

对于有源负载电感,当0≤φ≤90°时,功率表1的读数将小于功率表2的读数,即W1 60°,功率表1的读数为负值,即W1<0。

对于有源容性负载,当0≥φ≥-90°时,功率表2的读数会小于功率表1的读数,即W1>W2。在φ<-60°时,瓦特表2的读数将变为负值。

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